The High Performance Computing community is constantly facing new challenges due to the ever growing demand for processing power from scientific applications that represent diverse areas of human knowledge. Parallel and distributed systems are the key to speed up the execution of these applications as many jobs can be executed concurrently. These systems are shared by many users who submit their jobs over time and expect a fair treatment by the scheduler. The work done in this thesis lies in this context: to analyze and develop fair and efficient algorithms for managing computing resources shared among multiple users. We analyze scenarios with many submissions issued from multiple users over time. These submissions contain several jobs and the set of submissions are organized in successive campaigns. In what we define as the Campaign Scheduling model, the jobs of a campaign do not start until all the jobs from the previous campaign are completed. Each user is interested in minimizing the flow times of their own campaigns. This is motivated by the user submission behavior whereas the execution of a new campaign can be tuned by the results of the previous campaign. In the first part of this work, we define a theoretical model for Campaign Scheduling under restrictive assumptions and we show that, in the general case, it is NP-hard. For the single-user case, we show that an approximation scheduling algorithm for the (classic) parallel job scheduling problem also delivers the same approximation ratio for the Campaign Scheduling problem. For the general case with multiple users, we establish a fairness criteria inspired by time sharing. Then, we propose a scheduling algorithm called FairCamp which uses campaign deadlines to achieve fairness among users between consecutive campaigns. The second part of this work explores a more relaxed and realistic Campaign Scheduling model, provided with dynamic features. To handle this setting, we propose a new algorithm called OStrich whose principle is to maintain a virtual time-sharing schedule in which the same amount of processors is assigned to each user. The completion times in the virtual schedule determine the execution order on the physical processors. Then, the campaigns are interleaved in a fair way. For independent sequential jobs, we show that OStrich guarantees the stretch of a campaign to be proportional to campaigns size and to the total number of users. The stretch is used for measuring by what factor a workload is slowed down relatively to the time it takes to be executed on an unloaded system. Finally, the third part of this work extends the capabilities of OStrich to handle parallel jobs. This new version executes campaigns using a greedy approach and uses an event-based resizing mechanism to shape the virtual time-sharing schedule according to the system utilization ratio. / La communauté de Calcul Haute Performance est constamment confrontée à de nouveaux défis en raison de la demande toujours croissante de la puissance de traitement provenant dapplications scientifiques diverses. Les systèmes parallèles et distribués sont la clé pour accélérer lexécution de ces applications, et atteindre les défis associés car de nombreux processus peuvent être exécutés simultanément. Ces systèmes sont partagés par de nombreux utilisateurs qui soumettent des tâches sur de longues périodes au fil du temps et qui attendent un traitement équitable par lordonnanceur. Le travail effectué dans cette thèse se situe dans ce contexte: analyser et développer des algorithmes équitables et efficaces pour la gestion des ressources informatiques partagés entre plusieurs utilisateurs. Nous analysons les scénarios avec de nombreux soumissions issues de plusieurs utilisateurs. Ces soumissions contiennent un ou plusieurs processus et lensemble des soumissions sont organisées dans des campagnes successives. Dans ce que nous appelons le modèle dordonnancement des campagnes les processus dune campagne ne commencent pas avant que tous les processus de la campagne précédente soient terminés. Chaque utilisateur est intéressé à minimiser la somme des temps dexécution de ses campagnes. Cela est motivé par le comportement de lutilisateur tandis que lexécution dune campagne peut être réglé par les résultats de la campagne précédente. Dans la première partie de ce travail, nous définissons un modèle théorique pour lordonnancement des campagnes sous des hypothèses restrictives et nous montrons que, dans le cas général, il est NP-difficile. Pour le cas mono-utilisateur, nous montrons que lalgorithme dapproximation pour le problème (classique) dordonnancement de processus parallèles fournit également le même rapport dapproximation pour lordonnancement des campagnes. Pour le cas général avec plusieurs utilisateurs, nous établissons un critère déquité inspiré par une situation idéalisée de partage des ressources. Ensuite, nous proposons un algorithme dordonnancement appelé FairCamp qui impose des dates limite pour les campagnes pour assurer léquité entre les utilisateurs entre les campagnes successives. La deuxième partie de ce travail explore un modèle dordonnancement de campagnes plus relâché et réaliste, avec des caractéristiques dynamiques. Pour gérer ce cadre, nous proposons un nouveau algorithme appelé OStrich dont le principe est de maintenir un ordonnancement partagé virtuel dans lequel le même nombre de processeurs est assigné à chaque utilisateur. Les temps dachèvement dans lordonnancement virtuel déterminent lordre dexécution sur le processeurs physiques. Ensuite, les campagnes sont entrelacées de manière équitable. Pour des travaux indépendants séquentiels, nous montrons que OStrich garantit le stretch dune campagne en étant proportionnel à la taille de la campagne et le nombre total dutilisateurs. Le stretch est utilisé pour mesurer le ralentissement par rapport au temps quil prendrait dans un système dédié. Enfin, la troisième partie de ce travail étend les capacités dOStrich pour gérer des tâches parallèles rigides. Cette nouvelle version exécute les campagnes utilisant une approche gourmande et se sert aussi dun mécanisme de redimensionnement basé sur les événements pour mettre à jour lordonnancement virtuel selon le ratio dutilisation du système.

La capacité de canaux mono et multi-utilisateur dépendant d'états avec connaissance imparfaite du canal aux récepteurs et émetteurs est étudiée. Nous abordons les cas de canaux désadaptés en introduisant deux nouvelles notions de communications fiables avec erreurs d'estimation du canal, pour lesquelles nous proposons le théorème de codage associé et sa réciproque, en supposant des canaux discrets sans mémoire. Ces resultats exploitent les caractéristiques des canaux estimés à l'aide de séquences d'apprentissage. <br /><br />Dans cette thèse, nous introduisons d'abord la notion de "estimation-induced outage capacity" pour des canaux mono-utilisateur, où lémetteur et le récepteur \oe uvrent dans le but de construire des codes assurant une communication fiable avec une certaine qualité de service (QoS), quel que soit le degré d'exactitude de l'estimation qui apparaît au cours de la transmission. Dans notre cas, la contrainte sur la qualité de service permet d'atteindre les taux souhaités avec une probabilité d'erreur faible (le service de communication visé), même dans le cas où les estimations du canal sont mauvaises. Nos résultats fournissent une notion intuitive de l'impact des estimations et des caractéristiques du canal (e.g. SNR, taille des séquences d'apprentissage, voies de retour) sur le taux de coupure.<br /><br />Ensuite, le décodeur optimal atteignant cette capacité est étudié. Nous nous focalisons sur les familles de décodeurs qui peuvent être implémentées sur la plupart des systèmes pratiques de modulation codée. Nous nous basons sur le décodeur théorique qui atteint la capacité, pour obtenir une métrique practique de décodage pour des canaux sans mémoire arbitraires qui minimise la probabilité d'erreur de transmission moyennée sur toutes les erreurs d'estimation du canal. Cette métrique est ensuite appliquée au cas des canaux MIMO à évanouissements. D'après notre notion du taux de coupure, nous déterminons le taux maximal d'information atteignable associé au décodeur proposé. Les résultats numériques montrent que, sans introduire de complexité additionnelle dans le décodage, la métrique proposée fournit des gains significatifs, en termes de taux d'information atteignables et de taux d'erreur binaire (BER), dans le cas de modulation codée à bits entrelacés (BICM).<br /><br />Nous considérons ensuite les effets d'une estimation imparfaite connue par les récepteurs avec (ou sans) connaissance imparfaite à lémetteur sur la capacité de canaux dépendant d'états avec information adjacente non-causale à lémetteur. Ceci est abordé via la notion de communication fiable basée sur la probabilité d'erreur moyennée sur toutes les erreurs d'estimation du canal. Cette notion nous permet de considérer la capacité d'un canal composé (plus bruité) de type Gelfand et Pinsker. Nous obtenons le schéma de codage optimal de type "Dirty-paper coding (DPC)" qui atteint la capacité (sous l'hypothèse d'entrées Gaussiennes) du canal à évanouissements de type Costa. Les résultats illustrent le compromis pratique entre la quantité d'apprentissage du canal et son impact sur les performances de l'annulation d'interférences du schéma DPC. Cette approche nous permet d'étudier la région de capacité de canaux MIMO multi-utilisateur de diffusion à évanouissements (MIMO-BC), où les mobiles (les récepteurs) disposent uniquement d'une estimation bruitée des paramètres du canal, et ces estimations sont (ou non) disponibles à la station de base (l'émetteur). Nous observons en particulier, le résultat surprenant que pour ce canal de diffusion avec une antenne unique à l'émetteur et aux récepteurs et des estimées imparfaites du canal connues aux récepteurs, une connaissance de ses estimées à l'émetteur n'est pas nécessaire pour atteindre des taux élevés.<br /><br />Finalement, nous présentons plusieurs schémas réalisables de type DPC pour l'insertion de l'information multi-utilisateur en soulignant leur relation étroite avec la théorie de l'information multi-utilisateur. Nous montrons d'abord qu'en fonction de l'application visée et des conditions requises sur les différents messages en termes de robustesse et de transparence, il y a un parallèle entre l'insertion de l'information multi-utilisateur et les canaux multi-utilisateur avec information adjacente à l'émetteur. Nous nous focalisons sur les canaux de diffusion Gaussiens (GBC) et sur les canaux Gaussiens à accès multiples (MAC). Ceci consiste en une conception commune de schémas de codage pratiques de type DPC basés sur les solutions théoriques correspondant à ces canaux. Ces résultats étendent les implémentations pratiques de type QIM, DC-QIM et SCS initialement conçues pour un utilisateur au cas de plusieurs utilisateurs. Nous montrons que l'écart avec les performances optimales (les régions de capacités) peut être minimisé en utilisant des mots de code basés sur un réseau maillé de dimension finie.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'ingénierie des systèmes multi-utilisateurs. Dans notre modèle conceptuel, un système multi-utilisateur repose sur la combinaison de trois espaces fonctionnels : l'espace de production, l'espace de coordination et l'espace de communication. Ce dernier espace, la communication entre individus, fait l'objet de notre étude et définit la communication homme-homme médiatisée. L'approche adoptée s'articule en trois niveaux : les principes, issus des sciences non-informatiques (psychologie, sociologie, éthique, etc.), les propriétés issues des principes et destinées à guider la conception et évaluer la réalisation, et enfin les techniques de mise en oeuvre informatique. Les principes traduisent les contributions de sciences non-informatiques comme les sciences sociales ou la psychologie cognitive à notre domaine d'étude. L'expérimentation psychologique Garden Movie, qui étudie l'influence de la disposition des caméras et de la surface de travail dans une tâche collecticielle, illustre l'utilisation des principes. Les propriétés sont des caractéristiques objectives et vérifiables d'un système informatique dont le choix est guidé par les principes. Nous proposons des propriétés pour les systèmes multi-utilisateurs et les systèmes de communication homme-homme médiatisée. Les propriétés permettent de guider la conception ainsi que l'étude de l'utilisabilité d'un système. Nous présentons la plate-forme d'observation du comportement des utilisateurs et Magicien d'Oz NEIMO pour l'étude expérimentale de l'utilisabilité. Nous illustrons son utilisation pour les systèmes de communication homme-homme médiatisée avec l'expérience Supratel. Les techniques comprennent deux volets : les modèles d'architecture logicielle guident la réalisation et les outils permettent la réalisation effective. Le choix des techniques est guide par les propriétés que le système doit vérifier. Nous présentons une grille d'analyse des modèles d'architecture logicielle pour les systèmes multi-utilisateurs que nous utilisons pour évaluer les modèles proposés dans la littérature. Constatant qu'aucun n'intègre harmonieusement les trois espaces de notre modèle conceptuel et l'insuffisance des modèles pour la communication homme-homme médiatisée, nous présentons CoPAC, un modèle d'architecture logicielle pour les systèmes multi-utilisateurs et la communication médiatisée. Nous illustrons sa mise en oeuvre avec la réalisation de notre médiaspace VideoPort. En ce qui concerne les outils, nous décrivons la réalisation de la bibliothèque UserLink pour la communication de médias continus. Nous proposons aussi la taxonomie IMPACT pour l'analyse des outils de communication homme-homme médiatisée.

Les travaux de cette thèse en informatique s'inscrivent dans le domaine de l'interaction homme-machine (IHM). Le sujet de ce mémoire concerne l'utilisation d'une nouvelle forme d'ordinateur appelée table interactive. Il s'agit d'une table dont le plateau est à la fois un écran et une surface de détection multi-tactile. Les tables interactives ouvrent de nouveaux usages de l'informatique en permettant des applications multi-utilisateurs en coprésence. Les utilisateurs d'une même table interactive ont naturellement envie d'interagir simultanément sur la surface partagée. Cette simultanéité est toutefois difficile à observer dans un contexte collaboratif et non artificiel. Les études existantes n'ont pas suffisamment analysé les problèmes rencontrés ni cherché comment le système peut aider à gérer les accès simultanés.Notre approche a consisté à étudier les interactions simultanées en nous orientant vers des situations originales où la couche applicative du système exerce une forte pression sur le rythme d'utilisation. Nous justifions ainsi l'utilisation d'un jeu vidéo comme outil d'exploration et d'expérimentation. Ce mémoire retrace la conception et le développement de RealTimeChess, un jeu pour 2 à 4 joueurs, adapté aux caractéristiques des tables interactives, et inspiré des échecs dans une version s'affranchissant du tour par tour. Nous rapportons les résultats d'expériences menées sur des groupes de 2 à 4 participants en situations de coopération et de compétition, qui ont permis de mettre en évidence des problèmes de gênes physiques et d'accessibilité aux objets distants ; de perception des informations importantes en contexte dynamique ; et de contrôle du rythme de l'interaction.Ce mémoire expose en outre les leçons apprises au niveau de l'interaction simultanée de plusieurs utilisateurs, des aspects de territorialité, des comportements collaboratifs et enfin en proposant des recommandations de Game Design pour tables interactives.

Cette thèse s'articule autour de deux thématiques principales. La première traite de l'analyse de performance dans les contextes des systèmes utilisant les séquences d'apprentissage et des systèmes multi-utilisateurs. En nous basant sur une analyse asymptotique, nous donnons des expressions explicites des taux d'erreur binaire et de la probabilité de coupure et nous montrons leur précision même pour des systèmes de dimensions réduites. La deuxième partie de cette thèse traite des méthodes d'estimation aveugle et semi-aveugle. Nos contributions se situent sur deux plans: algorithmique et théorique. Sur le plan algorithmique, nous proposons de nouvelles approches qui permettent de résoudre certains problèmes des méthodes conventionnelles telque la sensibilité à la surestimation de l'ordre pour les méthodes aveugles et la recherche du paramètre de régularisation pour les méthodes semi-aveugles. Sur le plan théorique, nous apportons la démonstration de la quasi-convexité de l'erreur asymptotique quadratique moyenne des systèmes semi-aveugle basé sur la régularisation. Nous menons aussi une étude théorique qui témoigne de l'efficacité de l'utilisation de la norme lp pour robustifier les méthodes aveugles.

De nos jours, le nombre d'appareils connectés nécessitant un accès aux données mobiles est en augmentation constante. L'arrivée d'encore plus d'ojects multimédias connectés et la demande croissante d'informations par appareil ont mis en évidence les limites de la quatrième génération de réseaux cellulaires (4G). Cela a poussé au développement de nouvelles méthodes, dont la 5G. L'objectif est d'être en mesure de prendre en charge la croissance des systèmes portables, des capteurs ou des sysèmes associés à l'internet des objets (IoT). La vision derrière la 5G est de permettre une société entièrement mobile et connectée avec une expérience consistente.Les petites cellules sont la base des normes de communication avancées telles que 4G et maintenant 5G. Ils résultent de l’utilisation de bandes de fréquences plus élevées pour l’accès radiofréquences (RF) afin de supporter de nouvelles normes et exigences croissantes en bande passante. La 5G utilise des ondes millimétriques et nécessite un déploiement dans un environnement urbain intérieur et urbain dense, ce qui peut s'avérer être un défi. C’est là que la 5G devra inclure des solutions de réseau hybrides et pouvoir coexister avec d’autres technologies d’accès sans fil. La communication par lumière visible (VLC) s’inscrit dans ce moule puisque la lumière visible correspond à la bande comprise entre 400 et 800 THz. Le spectre disponible est des milliers de fois plus large que le spectre RF et il n’interfère pas avec celui-ci. Le principe se base sur la combinaison de l'éclairage avec un lien de communication pouvant atteindre des dizaines de gigabits par seconde. Le potentiel est d’offrir un complément à la 5G dans un réseau hybride, offrant une vitesse élevée, aucune interférence et une sécurité accrue au prix d’une couverture limitée et d’une faible maturité technologique.L’objectif de cette thèse est donc de proposer et d’évaluer une implémentation expérimentale d’un système VLC en intérieur et multi-utilisateurs afin de répondre aux objectifs de la configuration light-fidelity (Li-Fi) dans le contexte d’une petite cellule. La première étape de cette étude est un état de l'art détaillé sur le principe de VLC dans la communication sans fil en intérieur et de l’accès multi-utilisateur. Cela permet de mieux expliquer le concept de notre désign et de comparer notre approche aux travaux existants. La deuxième étape consiste en une analyse des principes et des hypothèses pour le système VLC multi-utilisateurs en intérieur portant à la fois sur la technique de modulation et sur les schémas d’accès multi-utilisateurs. Les conclusions tirées des analyses théoriques et numériques servent de base pour la suite du travail. La troisième étape consiste en plusieurs analyses expérimentales sur l'optimisation des performances de diffusion pour un utilisateur unique, puis sur les performances multi-utilisateurs du système à l'aide de divers schémas d'accès. Le débit total avec une LED blanche commerciale atteint 163 Mb/s avec un taux d'erreur réduit d'un facteur de 3,55 grâce au processus d'optimisation des performances. Cette technique a l'avantage d'augmenter la flexibilité pour un scénario avec plusieurs utilisateurs sans augmenter la complexité car seuls les paramètres des filtres de modulation sont altérés. La taille de la cellule obtenue est de 4.56 m² à une distance de 2,15 mètres du transmetteur. Le capacité peut atteindre jusqu'à 40 utilisateurs, ou 40.62 Mb/s dans un scénario à 4 utilisateurs. Il est donc démontré que le système proposé pourrait fonctionner comme une cellule à une distance réaliste, avec un débit de données élevé et la capacité de répondre aux besoins d’un grand nombre d’utilisateurs tout en limitant les coûts de mise en œuvre. / Nowadays, the number of connected devices requiring access to mobile data is considerably increasing. The arrival of even more connected multimedia objects and the growing demand for more information per device highlighted the limits of the fourth generation of broadband cellular networks (4G). This pushed for the development of new methods, one of which is 5G. The goal is to be able to support the growth of wearable, sensors, or related internet-of-object (IoT) systems. The vision behind 5G is to enable a fully mobile and connected society with a consistent experience. In consequence, there is a fundamental need to achieve a seamless and consistent user experience across time and space.Small cells are the basis of advanced communications standards such as 4G and now, 5G. They exist as a result of using higher frequency bands for RF access in order to support new standards and the increasing demands in bandwidth. 5G use millimeter waves and requires a deployment across indoor and dense urban environment which may prove to be a challenge. This is where 5G will need to include hybrid networking solutions and be able to coexist with other wireless access technologies. Visible light communication (VLC) fits into that mold since visible light corresponds to the band between 400 and 800 THz. The available spectrum is multiple thousand times the size of the RF spectrum and it does not interfere with it. The technique combines illumination with communication at possibly tens of gigabits per second. It has the potential to offer a synergistic pairing with 5G in a hybrid network, offering high speed, no interferences, and more security at the cost of limited coverage and low technological maturity.The goal of this thesis is thus to propose and evaluate an experimental implementation of an indoor multi-user VLC system in order to answer the objectives of Li-Fi setup in the context of a small cell. The first step of this study is a detailed state-of-the-art on VLC in indoor wireless communication and multi-user access. It allows the design of our work to be better explained and to compare our approach with existing works. The second step is an analysis of the principles and hypothesis supporting the indoor multi-user VLC system in the study both on the modulation technique and the multi-user access schemes. The conclusions drawn from theoretical and numerical analysis are used as a basis for the rest of the work. The third step is the experimental setup investigations on the single-user broadcast performances optimization and then on the multi-user performances of the system using various schemes. The total throughput using an off-the-shelf white LED reaches 163 Mb/s with a bit-error rate decreased by a factor of 3.55 thanks to the performance optimization process. This technique has the advantage of increasing the flexibility for a multi-access scenario while not augmenting the complexity as it only optimizes the modulation filter parameters. The multi-user access is obtained for a cell size of 4.56 m² at a distance of 2.15 meter away from the transmitter. The user capacity can reach up to 40 users, or 40.62 Mb/s in a 4-user scenario. It is thus demonstrated that the proposed system could function as a cell at a realistic range, with high data rate and the ability to provide for a large amount of users while limiting the cost of implementation.

Au cours de cette thèse, nous nous sommes d'abord intéressés à l'optimisation des ressources et à la modulation adaptative dans les systèmes SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access). Ce problème d'optimisation est combinatoire à complexité de calcul exponentielle. Afin de pallier à cette difficulté, nous avons utilisé la théorie de la dualité canonique, grâce à laquelle, la complexité du problème d'optimisation devient polynômiale et cela en constitue une amélioration remarquable. L'approche proposée est très proche de la solution optimale. Nous avons ensuite étudié la problématique complexe de l'allocation de ressources pour le "Streaming Vidéo" dans les réseaux sans fil, où il est nécessaire d'assurer une transmission vidéo de haute qualité en présence de canaux et de brouillages variables au cours du temps. Dans ce contexte, nous avons proposé une nouvelle méthode d'allocation de puissance conjointement à l'adaptation du débit vidéo. Pour ce faire, nous avons adopté une approche de la théorie de contrôle, intitulée "Risk-Sensitive Control". Nous avons dédié la troisième partie de la thèse à la conception d'une nouvelle stratégie "best-M" pour le renvoi du CQI (Channel Quality Indicator) pour les systèmes multi-utilisateurs et multi-porteuses. En générale, l'erreur d'estimation du CQI ainsi que son délai de renvoi sont gérés au niveau de la station de base. Notre nouvelle stratégie "best-M" suppose que la gestion de ces problèmes est confiée aux utilisateurs. De ce fait, la performance du système se trouve améliorée sans que son débit de signalisation ne soit augmenté en voix montante. / Adaptive resource allocation in wireless communication systems is crucial in order to support the diverse QoS needs of the services and optimize resource utilization. The design of resource allocation schemes should consider the service type for which it is intended. Moreover, due to feedback delay and channel estimation error, the Channel Quality Indicator (CQI) reported to the transmitter may not be a perfect measure of the channel quality and its use for resource allocation may severely degrade the systems performance. In this thesis, we study resource allocation and CQI reporting for wireless networks while taking the aforementioned factors into consideration. First, we consider resource allocation and adaptive modulation in uplink SC-FDMA systems. This is a combinatorial problem whose optimal solution is exponentially complex. We use canonical duality theory to derive a polynomial complexity resource allocation algorithm that provides a nearly optimal solution to the problem. Then, we focus on resource allocation for video streaming in wireless networks with time-varying interference. To this end, by using risk-sensitive control approach, we develop a cross-layer optimization framework that performs power control at the PHY/MAC layer and rate adaptation at the APPLICATION layer jointly and provides fairness among nodes. Finally, by using stochastic control and game theory, we design a robust best-M CQI reporting scheme for multi-carrier and multi-user systems which takes into account the impact of feedback delay and error in CQI computation. Performing resource allocation on the basis of the proposed CQI reporting can significantly improve the system performance.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes de radiocommunications numériques cellulaires à accès multiple à répartition par codes, CDMA, basé sur la technique d'étalement de spectre. Les ordres de grandeur sont ceux de la liaison descendante du prochain système de 3ème génération de téléphonie mobile, UMTS, dans sa version TDD. Après une description détaillée du contexte, nous dérivons les traitements linéaires optimaux "théoriques" de réception multi-capteur multi-utilisateur opérant symbole par symbole sur le mobile, pour des canaux sélectifs. Ceci à partir d'une représentation en fréquence proposée, et en insistant sur les aspects interprétations. L'application au calcul de performances pour divers modèles d'environnement de l'UMTS mesure l'apport d'une réception sur 2 ou 3 éléments pour lutter efficacement contre les phénomènes duaux d'interférence et d'évanouissement apportés par le canal, de même que le bénéfi ce de la détection conjointe "multi-utilisateur". La dernière partie, plus pragmatique, étudie les structures numériques de réalisation pour essayer de trouve les bons compromis performances/complexité. Nous comparons d'abord la structure linéaire "libre" avec une structure imposée approximant à durée finie la solution linéaire "théorique", et dégageons les caractéristiques souhaitables pour de nouvelles structures "intermédiaires" que nous proposons et étudions à la suite. Enfin nous illustrons le comportement adaptatif de ces structures en environnement "véhicule".

Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802.15.3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédia.

Dans les décennies à venir, la connaissance d’informations très précises concernant la position d’un objet permettra de créer des applications révolutionnaires dans les domaines sociaux, médicaux, commerciaux et militaires. La technologie Ultra-Wideband (UWB) est considérée comme un bon candidat permettant de fournir des capacités de localisation précise grâce à la mesure de l’estimation du temps d'arrivée (TOA). Dans cette thèse, des algorithmes de mesure de distance dans le cas multi-utilisateurs pour des systèmes UWB sont étudiés afin d'atteindre une bonne précision pour une faible complexité, avec de la robustesse aux interférences multi-utilisateur et dans le cas d’un grand nombre d'utilisateurs. Au cours de la dernière décennie, les signaux chaotiques ont reçu une attention significative en raison d'un certain nombre de caractéristiques intéressantes. Les signaux chaotiques sont des signaux non périodiques, déterministes ou considérés comme pseudo-aléatoires provenant de systèmes dynamiques non linéaires. Leur bonne autocorrélation et leurs faibles propriétés d’inter corrélation les rendent particulièrement résistants aux évanouissements par trajets multiples et capables d'atténuer les interférences multi-utilisateur (MUI). En raison de leur grande sensibilité aux conditions initiales, il est possible de générer un grand nombre de signaux chaotiques pour accroître la capacité globale du système. Dans cette thèse, deux nouveaux algorithmes d'estimation de TOA sont proposés dans un cadre multi-utilisateur avec une faible complexité et une bonne robustesse. Le nombre d'utilisateurs pris en charge par ces deux algorithmes est beaucoup plus grand que dans le cas des estimateurs de TOA actuels. Cependant, l'utilisation de séquences d'étalement classique et d’impulsion limite l'amélioration des performances et la capacité du système. Afin d’apporter des améliorations, des signaux chaotiques sélectionnés sont utilisés comme séquences d'étalement ou impulsion dans les algorithmes proposés. Grâce à l'utilisation de signaux chaotiques, notre algorithme est non seulement amélioré, mais permet également l’utilisation d’un plus grand nombre d'utilisateurs par comparaison avec l’algorithme utilisant des signaux classiques / In the coming decades, highly accurate position information has the potential to create revolutionary applications in the social, medical, commercial and military areas. Ultra-Wideband (UWB) technology is considered as a potential candidate for enabling accurate localization capabilities through Time-of-Arrival (TOA) based ranging techniques. Over the past decade, chaotic signals have received significant attention due to a number of attractive features. Chaotic signals are aperiodic, deterministic, and random-like signals derived from nonlinear dynamical systems whose good autocorrelation, low cross-correlation and sensitivity to the initial conditions make them particularly suitable to ranging systems. In this thesis, two new multiuser TOA estimation algorithms are proposed with low complexity and robustness to MUI, the number of users supported by which is much larger than current multiuser TOA estimators. While, the use of classic spreading sequences and ranging pulse constrain the further improvement of ranging performance and system capacity. For breaking through the limit brought by the classic signals, the selected chaotic signals are employed as the spreading sequences or ranging pulse in our proposed algorithms. With the use of chaotic signals, our proposed algorithm not only obtains the additional improvement, but also with capability to support larger number of users comparing with its counterpart using classic signals